机床的控制装置的制造方法_2

文档序号:9546449阅读:来源:国知局
温度上升值估计装置14、时间估计装置15以及显示器16。显示器16设置于机床的数值控 制装置,也可以设置于图2A所示的控制装置1。另外,控制装置1具备提供用于驱动电动机 2的电流的电动机控制部20。电动机控制部20基于从上级控制装置(未图示)接收到的 电动机驱动指令,将从交流电源提供的交流电力转换为直流电力并输出之后,进一步转换 为用于驱动电动机2的交流电力并提供给电动机。
[0031] 电流检测装置11检测用于驱动电动机2的电流I的值。在存储装置12中预先存 储有针对电动机2规定的过热温度Talm。温度检测装置13检测电动机2的温度T。关于 温度上升值估计装置14在后面进行叙述。时间估计装置15使用由温度检测装置13检测 出的温度T和存储在存储装置12中的过热温度Talm,来估计在电流检测装置11所检测出 的电流I持续流过电动机2的情况下从当前到电动机2达到过热温度Talm时为止的时间。 显示器16显示由时间估计装置15估计出的时间。
[0032] 接着说明图2A所示的机床的控制装置1的动作原理。电动机2的发热是由于铜 损和铁损而产生的,所述铜损是由于用于驱动电动机2的电流流过电动机2的绕组而在铜 线的绕组中消耗的损失,所述铁损是由于涡流流过电动机2的芯而消耗的损失。在以低速 驱动电动机2的情况下,关于电动机2的发热而言,相比于铁损,铜损的影响占主导地位。
[0033] 在此,假定以低速驱动电动机2的利用,忽略铁损来估计达到过热温度Talm为止 的时间。因在某电流I持续流过电动机2时产生的电动机2的铜损所引起的温度上升值与 电流I的二次方成正比例。即,用式1表示电动机2处的最终的温度上升值Tc。
[0034] Tc = KlXI2 …(1)
[0035] 预先根据向电动机2流通某固定电流时的温度上升值进行倒算来求出式1中的 K1。在设电动机2的热时间常数为τ、设采样时间为Ts时,能够通过式2所示的递推公式 来计算温度上升值T (η)。
[0036] Τ(η) = λ ΧΤ(η-1) + (1_λ) XTc 其中,
[0037] 若整理式2所示的递推公式则能够得到式3。
[0038] T (η) = λ 0X (T(0)-Tc)+Tc …(3)
[0039] 在式3中,T (0)是电动机2的温度上升值T (η)的初始值。通过规定T (0),能够根 据式3估计电动机2的温度上升值T (η)。若进一步将式3变形则能够得到式4。
[0041] 在此,在将过热温度表示为相对于检测出的温度T的上升量并将其设为Talm时, 如果知道某个时间点的温度上升初始值T(O),则在电流I持续流过电动机2的情况下从当 前到电动机2达到过热温度Talm时为止的时间"Ts Xη"能够表示为式5。
[0043] 关于温度T由温度检测装置13检测,关于流过电动机2的电流I由电流检测装置 11检测。另外,能够通过温度上升值估计装置14基于式1来估计出因在电流检测装置11 所检测出的电流I持续流过电动机2的情况下产生的电动机2的铜损所引起的温度上升值 Tc。另外,使用由温度检测装置13检测出的电动机2附近的温度T与具有电动机2的机床 的周围温度之差来作为某时间点的温度上升初始值T(O)。
[0044] 而且,时间估计装置15使用预先存储在存储装置12中的过热温度(上升量) Talm、由温度上升值估计装置14估计出的因铜损引起的温度上升值Tc、以及由温度检测装 置13检测出的温度T与周围温度之差即温度上升初始值T (0),基于式5计算在电流I持续 流过电动机2的情况下从当前到电动机2达到过热温度Talm时为止的时间"TsXn"。即, 时间估计装置15使用由温度检测装置13检测出的温度T和过热温度Talm以及因铜损引 起的温度上升值Tc,来计算从当前到电动机2达到过热温度Talm时为止的时间"Ts Xη"。 计算出的时间"TsXn"由显示器16进行显示。
[0045] 然而,在本申请人先前提出的控制装置1中,通过式5根据电流值估计可继续切削 时间,因此当由于切削负荷变动而电流值细微地变化时,可继续切削时间也频繁地变动,从 而难以把握时间。因此,如图2B所示,考虑对于计算出的可继续切削时间估计值"TsXn", 在显示器16的前级采用具有规定的时间常数的一阶滤波器26。即,考虑以时间估计装置 15的输出值(时间值)作为滤波器26的输入,以滤波器26的输出值(时间值)作为最终 的可继续切削时间,来显示在显示器16。
[0046] 这样,在显示器16的前级采用滤波器26的情况下,能够避免负荷可继续切削时间 显示细微地变化。然而,在显示器16的前级采用滤波器26的情况下,当稳定的负荷大幅变 动时,直到真正想要知道的可继续切削时间被确定为止需要花费时间。对此使用图3A、图 3B来进行说明。
[0047] 如图3A所示,在使在显示器16的前级采用的滤波器26的时间常数大的情况下, 负荷大幅变化时的负荷可继续切削时间显示的追随性差。另外,如图3B所示,在使在显示 器16的前级采用的滤波器26的时间常数小的情况下,在固定负荷时负荷可继续切削时间 显不不稳定。
[0048] 本发明用于解决该问题,能够提供如下一种机床的控制装置:在显示器16的前级 采用的滤波器26的内部准备了根据电流值的变化来变更时间常数的时间常数变更装置。 由此,即使在由于切削负荷变动而电流值细微地变化的情况下,或者在稳定的负荷大幅变 动的情况下,也能够容易地把握可继续切削时间。下面通过几个实施例来说明其实施方式。
[0049] 图4A是表示基于本发明的第一实施例的机床的控制装置3的图。具有对主轴进 行驱动的电动机2 (在以后的实施例中记载为主轴电动机2)的机床的控制装置3具备电流 检测装置11、存储装置12、温度检测装置13、可继续加工时间估计部17、电动机控制部20、 时间常数变更装置22以及滤波器26。在机床的控制装置3的外部设置有机床的数值控制 装置的显示器(以后简单记载为显示器)16,但该显示器16也可以设置于机床的控制装置 3〇
[0050] 电动机控制部20提供用于驱动主轴电动机2的电流,基于从数值控制装置(NC) 等上级控制装置(未图示)接收到的电动机驱动指令(位置指令),将从交流电源提供的交 流电力转换为直流电力并输出后,进一步转换为用于驱动电动机2的交流电力并提供给电 动机。另外,从电动机控制部20将电流指令值IC输出到可继续加工时间估计部17和时间 常数变更装置22。电流检测装置11检测用于驱动电动机2的电流I的值。在存储装置12 中预先存储有针对电动机2规定的过热温度Talm。温度检测装置13检测电动机2的温度 T0
[0051] 可继续加工时间估计部17具备在图2A中所说明的温度上升值估计装置14的温 度上升值估计功能和时间估计装置15的时间估计功能这两个功能。可继续加工时间估计 部17通过时间估计功能,使用温度检测装置13所检测出的温度T和存储在存储装置12中 的过热温度Talm,来估计在电流检测装置11所检测出的电流I持续流过
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